JP2556459B2 - Continuous production method of aluminum nitride by carbonitriding alumina - Google Patents
Continuous production method of aluminum nitride by carbonitriding aluminaInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアルミナの炭窒化による
窒化アルミニウムの連続製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for continuously producing aluminum nitride by carbonitriding alumina.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カレントベッド反応器を用いてアルミナ
を炭化窒化して窒化アルミニウムを製造する方法は公知
である（例えば、欧州特許出願公開第 0,266,927号、特
開昭63−297205号、英国特許第87.00208号を参照）。反
応を回転炉で行う方法も提案されている（例えば、特開
昭62−278109号、特開昭62− 20030号、特開昭61− 746
35号を参照) 。可動バケットまたは固定バケットを備え
た鉛直炉内で窒化アルミニウムを製造する方法も提案さ
れている（例えば、欧州特許出願公開第 0,272,377号
(前者)、日本国特許第 1,290,562号(後者)を参照）。2. Description of the Related Art A method for carbonitriding alumina to produce aluminum nitride by using a current bed reactor is known (for example, European Patent Application Publication No. 0,266,927, Japanese Patent Laid-Open No. 63-297205, and British Patent No. See 87.00208). A method of carrying out the reaction in a rotary furnace has also been proposed (for example, JP-A-62-278109, JP-A-62-20030, JP-A-61-746).
(See No. 35). A method for producing aluminum nitride in a vertical furnace with a movable bucket or a fixed bucket has also been proposed (eg EP 0,272,377).
(See the former) and Japanese Patent No. 1,290,562 (the latter)).
【０００３】これらの方法には多くの欠点がある。先
ず、これらの方法に共通の欠点は反応器の有効容積が小
さく、そのため、一定の製造能力および生産性しかない
点である。また、炉内での反応物の滞留時間の分布が広
いため、得られる製品が一般に不均質になるという欠点
がある。この欠点は回転炉および連続運転式のカレント
ベッド反応器の場合に特に見られる。[0003] These methods have a number of disadvantages. First, a common disadvantage of these methods is that the effective volume of the reactor is small and, therefore, there is only constant manufacturing capacity and productivity. Further, since the residence time distribution of the reactant in the furnace is wide, the obtained product is generally inhomogeneous. This drawback is especially seen in rotary furnaces and continuously operated current bed reactors.
【０００４】系統的反応器(reacteur methodique) すな
わち連続運転されるカレントベッド反応器で反応を行う
方法も提案されている（欧州特許出願公開第 0,519,806
号、国際公開第ＷＯ92 /16467 号を参照）。この方法を
用いると１時間当たり約１kg〜数キログラムの窒化アル
ミニウムを製造することができる。しかし、この反応器
の生産性はまだ十分ではない。当然ながら、製造を高レ
ベルに維持し且つ製品の均質性を高く維持したままプラ
ントの生産性を高くする必要がある。A method of carrying out the reaction in a systematic reactor (reacteur methodique), that is, a continuously operated current bed reactor has also been proposed (European Patent Publication No. 0,519,806).
No., International Publication No. WO92 / 16467). Using this method, it is possible to produce about 1 kg to several kilograms of aluminum nitride per hour. However, the productivity of this reactor is still insufficient. Of course, there is a need to increase plant productivity while maintaining high levels of production and high product homogeneity.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アル
ミナの炭窒化による窒化アルミニウムの製造方法におい
て、製品の均質性を高く維持したまま反応器の生産性を
高くすることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the productivity of a reactor in a method for producing aluminum nitride by carbonitriding alumina while maintaining high product homogeneity.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミナ
と、炭素と、窒素とから炭窒化反応によって窒化アルミ
ニウムを連続的に製造する方法において、反応を少なく
とも１つの導管からなる反応器で行い、反応器の反応区
域の交換面積／容積の比を５〜150 ｍ-1の範囲にするこ
と点に特徴がある。上記の比は10〜50ｍ-1の範囲にする
のが好ましい。「反応区域」とはアルミナの炭窒化反応
を起こすことができる温度を有する反応器の区域を意味
し、この温度は一般に 1,350〜2,000 ℃である。「交換
面積」とはこの反応区域の導管の内壁の面積を意味す
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for continuously producing aluminum nitride from alumina, carbon and nitrogen by a carbonitriding reaction, wherein the reaction is carried out in a reactor consisting of at least one conduit, It is characterized in that the exchange area / volume ratio of the reaction zone of the reactor is in the range of 5-150 m -1 . The above ratio is preferably in the range of 10 to 50 m -1 . By "reaction zone" is meant the zone of the reactor having a temperature at which the carbonitriding reaction of alumina can occur, which temperature is generally between 1,350 and 2,000 ° C. By "exchange area" is meant the area of the inner wall of the conduit in this reaction zone.
【０００７】本発明方法を実施する第１の方法では、ア
ルミナと、炭素と、窒素との間の反応が連続供給で連続
的に運転される反応器で行われる。本発明の別の好まし
い方法では、アルミナと、炭素と、窒素との間の反応が
カレントベッド反応器で行われる。In a first method of carrying out the process of the invention, the reaction between alumina, carbon and nitrogen is carried out in a reactor operated continuously with continuous feed. In another preferred method of the invention, the reaction between alumina, carbon and nitrogen is carried out in a current bed reactor.
【０００８】第１の実施方法では連続供給運転される反
応器が使用され、この反応器は一般にグラファイトで作
られたほぼ鉛直な少なくとも１本の直線状の導管で構成
される。この反応器には顆粒が供給される。この顆粒は
アルミナと炭素との混合物からなるペースト、好ましく
はこのペーストの顆粒化を容易にするためのバインダー
を含むペーストを成形して得られる。このバインダーを
炭素原料の一部とすることもできる。The first method of implementation uses a reactor with continuous feed operation, which is generally composed of at least one substantially vertical straight conduit made of graphite. The reactor is fed with granules. The granules are obtained by molding a paste composed of a mixture of alumina and carbon, preferably a paste containing a binder for facilitating granulation of the paste. This binder can also be part of the carbon raw material.
【０００９】「バインダー」とは本発明方法で定義の機
械的強度を顆粒に付与することが可能な任意の化合物を
意味する。一般に、この機械的強度は破壊強度(resista
ncea l'ecrasement) と磨耗損失(perte a l'attrition)
とを測定して求める。熱分解時に炭素を生じる熱硬化
性樹脂のバインダーを用いた時には、顆粒に十分な機械
的強度と十分な多孔度とが同時に与えられるように炭素
と熱硬化性樹脂との量を調節する。By "binder" is meant any compound capable of imparting mechanical strength to the granules as defined by the method of the present invention. Generally, this mechanical strength is
ncea l'ecrasement) and wear loss (perte a l'attrition)
Measure and obtain. When a binder of a thermosetting resin that produces carbon upon thermal decomposition is used, the amounts of carbon and thermosetting resin are adjusted so that the granules have sufficient mechanical strength and sufficient porosity at the same time.
【００１０】カーボンブラックは炭窒化速度に好都合な
孔容積を与え、熱硬化性樹脂は顆粒を結合させる役目を
する。熱硬化性樹脂はフェノール−ホルムアルデヒド樹
脂水溶液の中から選択するのが好ましいが、当然なが
ら、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂
等のその他の樹脂を用いることもできる。カーボンブラ
ックは平均粒径が 0.5〜10μｍ、好ましくは１〜５μｍ
で且つ孔容積が0.3cm3／ｇ以上の広範囲のカーボンブラ
ックの中から選択することができる。例としては孔容積
が10 cm3／ｇまでのアセチレンブラックを挙げることが
できる。Carbon black provides a favorable pore volume for carbonitriding rate and the thermosetting resin serves to bind the granules. The thermosetting resin is preferably selected from the phenol-formaldehyde resin aqueous solution, but it goes without saying that other resins such as epoxy resin, polyester resin and polyimide resin can be used. Carbon black has an average particle size of 0.5 to 10 μm, preferably 1 to 5 μm
And a wide range of carbon black having a pore volume of 0.3 cm 3 / g or more can be selected. As an example, mention may be made of acetylene black with a pore volume of up to 10 cm 3 / g.
【００１１】アルミナは高純度アルミナを選択するのが
好ましく、その粒径はカーボンブラックの粒径とほぼ同
じ大きさにするのが推奨される。ペースト（及び顆粒）
の調製のためおよび均質化のために、分散剤、例えばポ
リアクリレートアンモニウム塩型の分散剤を用いるのが
好ましい。通常、顆粒の調製時に、総炭素量すなわち原
料として加えた炭素と熱硬化性樹脂から生じる炭素との
総炭素量が炭窒化反応の理論量（比Ｃ／Al2Ｏ3＝３）に
等しくなるか、それよりも大きくなるようにする。この
過剰量は 100％にすることができるが、好ましくは０〜
50％の範囲である。It is preferable to select high-purity alumina as the alumina, and it is recommended that the particle size thereof be substantially the same as the particle size of carbon black. Paste (and granules)
It is preferable to use dispersants, for example polyacrylate ammonium salt type dispersants, for the preparation of and for homogenization. Usually, when the granules are prepared, the total amount of carbon, that is, the total amount of carbon added as a raw material and the carbon generated from the thermosetting resin becomes equal to the theoretical amount of carbonitriding reaction (ratio C / Al 2 O 3 = 3). Or it should be larger than that. This excess can be 100%, but is preferably 0-
It is in the range of 50%.
【００１２】供給する顆粒の破壊強度（「バルク破壊強
度」−シェル(Shell) 法で測定される）とは一般に 0.2
〜３ＭPaであり、磨耗損失は一般に15％以下である。
「磨耗損失」量は顆粒25ｇを円筒形の密閉金属管（内径
36mm、長さ 305mm）に入れ、この管を回転支持部材に固
定（回転支持部材の回転軸線がこの管の長さ方向の中心
を通るようにする）する方法で測定する。回転速度 25
rpm で１時間処理した後に得られる固体を篩分け（425
μｍの格子）し、篩を通った微粒子を回収して重量を測
定する。磨耗損失量は〔式１〕で表される：The breaking strength of the fed granules ("bulk breaking strength" -measured by the Shell method) is generally 0.2
~ 3 MPa, wear loss is generally less than 15%.
The amount of "wear loss" is 25 g of granules in a cylindrical closed metal tube (inner diameter
36 mm, length 305 mm), and fix this tube to the rotation support member (so that the rotation axis of the rotation support member passes through the center of the length direction of this tube). Rotation speed 25
The solid obtained after treatment with rpm for 1 hour is sieved (425
(μm grid), and the fine particles that have passed through the sieve are collected and weighed. The amount of wear loss is represented by [Equation 1]:
【００１３】[0013]
【式１】 Ａ％＝（Ｐ２／Ｐ１）×100 （ここで、Ａ％は磨耗損失を示し、Ｐ１は顆粒の初期重
量を表し、Ｐ２は得られた微粒子の重量を表す）[Formula 1] A% = (P2 / P1) × 100 (where A% represents wear loss, P1 represents initial weight of granule, and P2 represents weight of fine particles obtained)
【００１４】原料装填物の窒素パーコレーション(perco
lation) は反応器の導管の底部へ窒素ガスを連続的に導
入して行う。反応器の導管の頭部は廃棄ガスマニホール
ドに接続されている。この廃棄ガスは主として過剰なＣ
ＯとＮ2 とで構成され、焼却炉の底へ送ることができ
る。Nitrogen percolation of the raw material charge
lation) is carried out by continuously introducing nitrogen gas into the bottom of the reactor conduit. The head of the reactor conduit is connected to the waste gas manifold. This waste gas mainly contains excess C
It is composed of O and N 2 and can be sent to the bottom of the incinerator.
【００１５】炭窒化反応が完了するのに十分な反応時間
の後に顆粒を冷却し、回収する。この顆粒は過剰な炭素
を含むことがある（AlＮ＋Ｃ）が、残留α−Al2Ｏ3の含
有量は一般にAlＮに対して0.5 ％未満である（Ｘ線回折
で測定）。反応時間は例えば0.5 〜25時間の範囲で変え
ることができる。過剰な炭素は酸素を含むガスで、好ま
しくは700 ℃以下の温度で燃焼して除去することができ
る。After sufficient reaction time to complete the carbonitriding reaction, the granules are cooled and recovered. The granules may contain excess carbon (AlN + C), but the residual α-Al 2 O 3 content is generally less than 0.5% relative to AlN (measured by X-ray diffraction). The reaction time can be changed, for example, in the range of 0.5 to 25 hours. Excess carbon is a gas containing oxygen and can be removed by burning, preferably at a temperature of 700 ° C or lower.
【００１６】最後に、純粋な窒化アルミニウムを粉砕チ
ャンバ（汚染を防止するために例えばエラストマーで被
覆するのが好ましい）を有するエアージェットミルでバ
ラバラに(disagglomere)する。上記方法で得られる窒化
アルミニウム粉末は残留α−Al2Ｏ3の含有量が 0.5重量
％以下（AlＮに対して）のAlＮからなる平均粒径が 0.5
〜５μｍの粒子で、そのＢＥＴ比表面積は一般に少なく
とも２ｍ2／ｇであり、場合によっては５ｍ2／ｇにな
る。Finally, pure aluminum nitride is disagglomerated in an air jet mill with a grinding chamber, which is preferably coated with, for example, an elastomer to prevent contamination. The aluminum nitride powder obtained by the above method has an average particle size of 0.5 which is made of AlN having a residual α-Al 2 O 3 content of 0.5% by weight or less (based on AlN).
Particles of ˜5 μm, whose BET specific surface area is generally at least 2 m 2 / g and in some cases 5 m 2 / g.
【００１７】第２の方法を用いるのが好ましいが、この
方法ではカレントベッド式反応器で本発明方法を実施す
る。「カレントベッド(lit coulant) 、流れ床」とは従
来と同じ意味を有し、ピストン流型反応器を意味してい
る。The second method is preferably used, in which the method of the invention is carried out in a current bed reactor. "Lit coulant, fluidized bed" has the same meaning as before and means a piston flow reactor.
【００１８】より正確には、本発明方法では、アルミナ
と、炭素と、窒素との間の反応を一定の供給速度で運転
されるカレントベッド式反応器で反応物が均一且つ一定
の滞留時間となり、各粒子の周りに所定レベルのガス相
の均一な組成ができ且つ強力な物質移動と熱交換とがで
きる条件下で原料装填物をパーコレーションしながら行
う。この方法では供給速度を一定にするために、例えば
カレントベッドの底部に設けた重量測定装置または容積
測定装置を用いて連続的に抜き出し、一定断面積のスリ
ーブ(virole)中を装填物をピストンフローで流すことが
できる。More precisely, in the process of the present invention, the reaction between alumina, carbon and nitrogen is carried out in a current bed type reactor operated at a constant feed rate so that the reactants have a uniform and constant residence time. , Percolating the raw material charge under the conditions that a predetermined level of uniform composition of the gas phase can be formed around each particle and strong mass transfer and heat exchange can be performed. In this method, in order to keep the feeding rate constant, for example, a weight measuring device or a volume measuring device provided at the bottom of the current bed is used to continuously withdraw, and the charge is piston-flowed through a sleeve (virole) having a constant cross-sectional area. Can be flushed with.
【００１９】本発明方法では、反応器としてどのような
形式のものを選択した場合でも、その反応器は少なくと
も下記機能を有していなければならない： 1) 出発原料の顆粒（成形原料）を熱ガスで加熱する機
能すなわち熱交換器としての機能 2) 炭窒化反応器の機能 3) 反応器に入る窒素を炉の加熱区域から出た顆粒と接
触させて加熱する機能In the method of the present invention, whichever type of reactor is selected, the reactor must have at least the following functions: 1) The starting granules (forming raw materials) are heated. Function of heating with gas, that is, function as heat exchanger 2) Function of carbonitriding reactor 3) Function of heating the nitrogen entering the reactor by contacting it with the granules discharged from the heating zone of the furnace
【００２０】一般に、反応器は単一の導管で構成され、
この導管の全部または一部が反応区域を構成する。反応
区域の導管の横断面は規則的な形状または任意の形状を
有することができる。規則的な形状の例としては円、楕
円、環、直線状または曲線状の多角形および対称軸を有
する幾何学形状が挙げられる。円形横断面を有する導管
を用いるのが好ましい。上記形状の横断面を有する同一
または互いに異なる複数の導管を反応区域に設けること
もできる。Generally, the reactor consists of a single conduit,
All or part of this conduit constitutes the reaction zone. The cross-section of the reaction zone conduit can have a regular shape or any shape. Examples of regular shapes include circles, ellipses, rings, straight or curved polygons and geometric shapes with axes of symmetry. Preference is given to using conduits having a circular cross section. It is also possible to provide a plurality of identical or different conduits with a cross section of the above shape in the reaction zone.
【００２１】反応区域に複数の導管を設けた場合の反応
器の内側の各導管の配置は規則的でも不規則でもよい。
一般には、例えば各導管の中心が１つの円または反応器
の中心と同心な複数の円上に位置するように配置する
か、寸法の異なる環の場合（図１）には同心状に各導管
を配置する。好ましくは各導管の中心を反応器の中心と
同心な円上に配置する。When a plurality of conduits are provided in the reaction zone, the arrangement of the conduits inside the reactor may be regular or irregular.
Generally, for example, the conduits are arranged such that the centers of the conduits lie on one circle or on multiple circles concentric with the center of the reactor, or in the case of rings of different sizes (FIG. 1), the conduits are arranged concentrically. To place. Preferably the center of each conduit is located on a circle concentric with the center of the reactor.
【００２２】各導管の間の空間は一般に熱伝導材料、例
えばグラファイト、タングステン、モリブデンで作ら
れ、好ましくは導管を形成する材料と同じ材料、通常は
グラファイトで作る。反応区域が複数の導管で構成され
る時には、反応区域に隣接した窒素加熱区域は単一の導
管で作ることもできるが、一般には形状および／または
寸法が互いに異なる１つまたは複数の導管で作ることも
できる。The space between the conduits is generally made of a heat conducting material such as graphite, tungsten, molybdenum, and preferably the same material that forms the conduit, usually graphite. When the reaction zone is composed of multiple conduits, the nitrogen heating zone adjacent to the reaction zone can be made of a single conduit, but is generally made of one or more conduits that differ in shape and / or size from each other. You can also
【００２３】反応器の底部は一般に窒素供給孔を有する
截頭円錐台形のシェルと連通し、このシェルの底部には
重量測定用に顆粒を連続的に抜き出すことが可能な密封
定容測定装置が設けられている。反応器に連続的に供給
される新しい顆粒の高さは充填レベルを一定にするセン
サー（反応器の頭部に配置される）で一定に維持され
る。The bottom of the reactor generally communicates with a frustoconical shell having nitrogen feed holes, the bottom of which has a sealed constant volume measuring device capable of continuously extracting granules for weighing. It is provided. The height of fresh granules continuously fed to the reactor is kept constant by a sensor (located at the head of the reactor) which keeps the filling level constant.
【００２４】炭窒化済みの熱い顆粒は反応器の底部へ向
かって移動する間に連続的に導入される窒素によって徐
々に冷却され、冷却された顆粒が上記の密封定容測定装
置を介して抜き出される。冷却後の顆粒は過剰な炭素を
含む場合もある(AlＮ＋Ｃ) が、残留α−Al2Ｏ3の含有
量はAlＮに対して 0.5％以下である（Ｘ線回折測定）。
過剰な炭素は酸素を含むガスで、好ましくは 700℃以下
の温度で燃焼によって除去することができる。The hot carbonitrided granules are gradually cooled by nitrogen which is continuously introduced during the movement towards the bottom of the reactor, and the cooled granules are discharged via the above-mentioned sealed constant volume measuring device. Will be issued. The cooled granules may contain excess carbon (AlN + C) in some cases, but the residual α-Al 2 O 3 content is 0.5% or less relative to AlN (X-ray diffraction measurement).
Excess carbon is a gas containing oxygen and can be removed by combustion, preferably at temperatures below 700 ° C.
【００２５】最後に、得られた純粋な窒化アルミニウム
を粉砕チャンバを備えたエアジェットミル（汚染を防ぐ
ために例えばエラストマーで被覆するのが好ましい）で
粉砕する。上記本発明方法で得られる窒化アルミニウム
粉末は平均粒径が 0.5〜５μｍの粒子で、残留α−Al2
Ｏ3の含有量が 0.5重量％以下（AlＮに対して）のAlＮ
で構成され、ＢＥＴ比表面積は少なくとも２ｍ2／ｇで
あり、５ｍ2／ｇになることもある。以下、本発明の実
施例を説明する。Finally, the pure aluminum nitride obtained is ground in an air jet mill equipped with a grinding chamber, which is preferably coated with, for example, an elastomer to prevent contamination. The aluminum nitride powder obtained by the above method of the present invention has an average particle size of 0.5 to 5 μm and has a residual α-Al 2
AlN with an O 3 content of 0.5% by weight or less (relative to AlN)
The BET specific surface area is at least 2 m 2 / g, and may be 5 m 2 / g. Examples of the present invention will be described below.
【００２６】[0026]
【実施例】実施例１ 550 重量部の細かく粉砕した高純度アルミナ（平均粒
径：１μｍ−ＡＳＴＭＣ678規格、孔容積：0.76cm3／
ｇ）と、182 重量部のアセチレンブラック（平均粒径：
２〜３μｍ、孔容積：7.0cm3／ｇ）と、257 重量部のフ
ェノール−ホルムアルデヒド水溶液（濃度は約60％）
と、11重量部のポリアクリルレートアンモニウム分散剤
とを混合する。得られた混合物をアルミナの白色粒子が
消えるまでアルミナ被覆した混練機で処理する。得られ
たペーストを押出プレスへ送り、押出プレスの直径３mm
の押出孔の出口でカッターで長さ６mmの棒状体に切断す
る。EXAMPLES Example 1 550 parts by weight of finely pulverized high-purity alumina (average particle size: 1 μm-ASTMC678 standard, pore volume: 0.76 cm 3 /
g) and 182 parts by weight of acetylene black (average particle size:
2-3 μm, pore volume: 7.0 cm 3 / g), and 257 parts by weight of phenol-formaldehyde aqueous solution (concentration about 60%)
And 11 parts by weight of ammonium polyacrylate dispersant. The resulting mixture is treated in an alumina coated kneader until the white particles of alumina disappear. The paste obtained is sent to an extrusion press, and the diameter of the extrusion press is 3 mm.
At the exit of the extrusion hole, a 6 mm long rod is cut with a cutter.
【００２７】得られた顆粒を通気オーブン内で150 ℃で
乾燥させる（重量損失10.8％）と、下記重量組成とな
る： アルミナ 61.6％ 炭素 20.4％ 樹脂 17.5％ 分散剤 0.5％ 顆粒の破壊強度は 2.8ＭPaであり、磨耗損失は 2.2％で
ある。The resulting granules are dried in an aerated oven at 150 ° C. (weight loss 10.8%) to give the following weight composition: Alumina 61.6% Carbon 20.4% Resin 17.5% Dispersant 0.5% Granules have a breaking strength of 2.8. It is MPa and the wear loss is 2.2%.
【００２８】顆粒を連続運転されるカレントベッド式の
グラファイト反応器へ供給する。この反応器は円筒形の
導管で構成され、反応区域の内径は300mm で、交換面積
／容積の比は 13 ｍ-1である。顆粒の供給速度は4.2 kg
／時である。反応器の底部から窒素を流速16kg／時で供
給する。反応区域の外壁温度は 1,450〜1,700 ℃であ
り、反応区域内の滞留時間は約12時間である。炭窒化さ
れて反応区域から出て、冷却された顆粒は2.40kg／時の
速度で抜き出される（これは 100％窒化アルミニウム2.
04kg／時に対応する）。この条件での反応器の生産性は
100％窒化アルミニウムが１時間当たり反応区域１リッ
トル当たり0.0412kgできることに相当する。The granules are fed to a continuously operated current bed type graphite reactor. The reactor consists of a cylindrical conduit with an inner diameter of the reaction zone of 300 mm and an exchange area / volume ratio of 13 m -1 . Granule feed rate is 4.2 kg
/ Hour. Nitrogen is fed from the bottom of the reactor at a flow rate of 16 kg / hour. The outer wall temperature of the reaction zone is 1,450 to 1,700 ° C, and the residence time in the reaction zone is about 12 hours. It is carbonitrided out of the reaction zone and the cooled granules are withdrawn at a rate of 2.40 kg / h (this is 100% aluminum nitride 2.
It corresponds to 04 kg / hour). The productivity of the reactor under these conditions
It is equivalent to 0.0412 kg of 100% aluminum nitride per liter of reaction zone per hour.
【００２９】顆粒を取ってインコネル皿上に約１cmの厚
さの層に広げた後、断続電気加熱炉に入れ、空気を循環
させて温度を 650±５℃に維持する。この温度に８時間
維持する。重量損失は約12.5％である。この処理後の残
留遊離炭素の含有量は700ppm以下であり、酸素含有量は
１％未満である。こうして得られた窒化アルミニウムを
エラストマーでライニングされたエアジェットミルで粉
砕する。最終的な窒化アルミニウムの平均粒径は１μｍ
であり、この窒化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は４ｍ
2／ｇである。After the granules are taken and spread on an Inconel dish in a layer about 1 cm thick, they are placed in an intermittent electric furnace and air is circulated to maintain the temperature at 650 ± 5 ° C. Maintain at this temperature for 8 hours. Weight loss is about 12.5%. The residual free carbon content after this treatment is less than 700 ppm and the oxygen content is less than 1%. The aluminum nitride thus obtained is ground with an air jet mill lined with an elastomer. The final average grain size of aluminum nitride is 1 μm
And the BET specific surface area of this aluminum nitride is 4 m
2 / g.
【００３０】実施例２ 直径が 300mmの円の内部に含まれる横断面が円形の反応
区域を有する４つの導管で構成された反応器を用いて実
施例１の条件で運転した。各導管の直径は 110mmで、交
換面積／容積の比は36ｍ-1である。顆粒の供給速度は4.
05kg／時である。反応器の底部から流速24kg／時で窒素
を供給する。反応区域内の滞留時間は約７時間である。
炭窒化されて反応区域から出て、冷却された顆粒は 2.3
kg／時の速度で抜き出される（これは 100％窒化アルミ
ニウム 2.0kg／時に対応する）。この条件での反応器の
生産性は 100％窒化アルミニウムが１時間当たり反応区
域１リットル当たり 0.075kg生じることに相当する。 Example 2 A reactor constituted by four conduits having a reaction zone of circular cross section contained within a circle of diameter 300 mm was operated under the conditions of Example 1. The diameter of each conduit is 110 mm and the exchange area / volume ratio is 36 m -1 . Granule feed rate is 4.
It is 05 kg / hour. Nitrogen is fed from the bottom of the reactor at a flow rate of 24 kg / hour. The residence time in the reaction zone is about 7 hours.
The carbonitride exited the reaction zone and the cooled granules contained 2.3
It is withdrawn at a rate of kg / h (this corresponds to 100% aluminum nitride 2.0 kg / h). The productivity of the reactor at this condition corresponds to 100% aluminum nitride yielding 0.075 kg per liter of reaction zone per hour.
【００３１】実施例３（比較例） 直径が 800mmの横断面が円形の反応区域を有する導管で
構成されたグラファイトの反応器を用いて実施例１の条
件で運転した。この交換面積／容積比は５ｍ-1に相当す
る。窒素の供給速度は20kg／時である。顆粒の供給速度
は５kg／時であり、これは 100％窒化アルミニウム 2.5
kg／時に相当する。反応区域内の滞留時間は、約90時間
である。この条件での反応器の生産性は 100％窒化アル
ミニウムが１時間当たり反応区域１リットル当たり 0.0
07kg生じることに相当する。 Example 3 (Comparative) A graphite reactor constituted by a conduit having a reaction zone of 800 mm in diameter with a circular cross section was operated under the conditions of Example 1. This exchange area / volume ratio corresponds to 5 m -1 . The supply rate of nitrogen is 20 kg / hour. Granule feed rate is 5kg / hr, which is 100% aluminum nitride 2.5
Equivalent to kg / hour. The residence time in the reaction zone is about 90 hours. The reactor productivity under these conditions is 100% aluminum nitride 0.0 per liter of reaction zone per hour.
This is equivalent to 07 kg.
【００３２】実施例４ 連続供給で連続運転される反応器の反応区域で実施例１
の条件でアルミナの炭窒化を行った。１回のシーケンス
で顆粒45kgを反応器の反応区域へ導入する。反応区域の
外壁の温度は 1,500℃である。反応区域内の滞留時間は
約23時間である。炭窒化反応の終了後に顆粒を抜き出
し、反応区域へ新しい顆粒を供給する。この抜出し−供
給動作を約１時間続けたが、反応区域の外壁の温度は約
1,500℃で一定に維持した。この条件での反応器の生産
性は 100％窒化アルミニウムが１時間当たり反応区域１
リットル当たり 0.023kg生じることに相当する。 Example 4 Example 1 in the reaction zone of a continuously operated reactor with continuous feed
The carbonitriding of alumina was performed under the conditions of. 45 kg of granules are introduced into the reaction zone of the reactor in one sequence. The temperature of the outer wall of the reaction zone is 1,500 ° C. The residence time in the reaction zone is about 23 hours. After the carbonitriding reaction is completed, the granules are extracted and new granules are fed to the reaction zone. This extraction-feed operation was continued for about 1 hour, but the temperature of the outer wall of the reaction zone was about
It was kept constant at 1,500 ° C. The reactor productivity under these conditions is 100% aluminum nitride per hour in reaction zone 1
Equivalent to producing 0.023 kg per liter.
【図１】 反応区域に複数の導管を有する反応器の内部
の各導管の配置を示す３つの概念的断面図。FIG. 1 is three conceptual cross-sectional views showing the placement of each conduit inside a reactor having multiple conduits in the reaction zone.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロラン バシュラル フランス国 69007 リヨン グラン リュ ドゥ ラ ギロティエール 99 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Loran Bachral France 69007 Lyon Grand Ryu de la Guillotiere 99
Claims (6)
反応によって窒化アルミニウムを連続的に製造する方法
において、反応を少なくとも１つの導管からなる反応器
で行い、反応器の反応区域の交換面積／容積の比を５〜
150 ｍ-1にすることを特徴とする方法。1. A method for continuously producing aluminum nitride by a carbonitriding reaction from alumina, carbon and nitrogen, wherein the reaction is carried out in a reactor comprising at least one conduit, and the exchange area of the reaction zone of the reactor is changed. / Volume ratio of 5
A method characterized by making it 150 m -1 .
請求項１に記載の方法。2. The method according to claim 1 , wherein the exchange area / volume ratio is 10 to 50 m −1 .
的または不規則な直線または曲線状多角形および対称軸
を有する幾何学形状の中から選択される形状にする請求
項１または２に記載の方法。3. The cross-sectional shape of the conduit is a shape selected from among circles, ellipses, rings, regular or irregular straight or curved polygons and geometric shapes with axes of symmetry. The method described in 2.
を破壊強度が 0.2〜３ＭPaで、磨耗損失が15％以下の顆
粒状にする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a binder is used to make alumina and carbon into granules having a breaking strength of 0.2 to 3 MPa and an abrasion loss of 15% or less.
求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。5. The process according to claim 1, wherein the reactor is operated in continuous feed.
１〜５のいずれか一項に記載の方法。6. The method according to claim 1, which is used in a current bed reactor.
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